的低合金耐磨钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及耐磨钢及方法，具体地属于一种低合金耐磨钢及生产方法，确切地为 一种韧性大于50J/cm2的低合金耐磨钢及生产方法。
【背景技术】
[0002] 国内现阶段使用的耐磨钢材料主要有高锰钢、低合金铸铁、低合金钢。高锰钢的铸 态组织通常由奥氏体、碳化物和珠光体组成，经过水韧处理后在高冲击工况下，金属表面发 生塑性变形，其变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅提高；在低冲击工况下，由 于加工硬化效果不明显，无法达到较好的效果。低合金铸铁多通过碳化物来增强硬度，即通 过高硬度来增强耐磨性，但碳化物和基体的硬度值相差较大会导致裂纹产生，降低钢的塑 韧性。低合金钢通过加入少量的合金元素，产生抗磨的硬质相，得到的钢抗耐磨性较好，但 硬质相与基体的硬度的差别会导致裂纹产生和扩展，降低钢的塑韧性。
[0003] 随着工业发展的进步，耐磨钢的生产已经有很大的突破。本技术领域人员在此期 间也进行了大量的试验研究，以促进耐磨钢向更高级别和更优性能的方向发展。但总的来 讲，只是在某一方面相对较优良，总体性能还不能完全满足新兴市场或新形势的要求，如存 在虽然韧性高达60J/cm2，但硬度又较低，仅有50左右的洛氏硬度，延伸率也低，或者由于对 Cr/Mo及Mn/Si没有明确及严格控制，导致质量稳定性差，易造成钢板产生裂纹并扩展，成 为不合格品，极大的浪费能源及资源。
[0004] 如经检索：中国专利公开号为CN103014521的文献，公开了一种"高硬度高韧性 耐磨钢及其生产方法"，虽韧性较好，甚至高达60J/cm2,但由于没有优化合金元素的配比， 即限定Cr/Mo及Mn/Si，韧性的稳定性差，还由于其含碳量较高，易产生裂纹，导致裂纹发生 频率增加。
[0005] 中国专利公开号为CN102605272的专利文献，其公开了"一种低合金超高强度耐 磨钢及其生产方法"，其不仅延伸率较低，最大值只有11%，硬度也仅有50左右的洛氏硬度， 冲击韧性也仅有35/cm2左右，而且还加入了稀土元素。
[0006] 中国专利公开号为CN103255341的文献，其公开了 "一种高强度高韧性热轧耐 磨钢及其制造方法"，其同样由于未限定Cr/Mo及Mn/Si，韧性的稳定性差，延伸率和冲击韧 性较低，且制造中采用TRIP效应来增强耐磨钢的硬度和耐磨性，其只有在高冲击条件下， TRIP效应效果才较好，对于在中低冲击工况下与高锰钢类似，表面硬化效果不明显。并且添 加了Ni元素，生产成本也较高。
[0007] 本发明在增强耐磨性的同时提高了钢的韧性。利用Mn和Si合金元素合理搭配， 充分发挥Si元素细晶强化作用，减缓Mn含量较高时对晶粒度增大的不利影响。适当加入 Cr、Mo、Ti合金化元素，利用第二相粒子的析出有效提升耐磨性和塑韧性。M〇2C较Cr7C3稳 定，对提高耐磨性有利，脆性较大，通过Cr/Mo合理配比，控制M〇2C含量，降低钢的脆性。钢 中的TiC具有晶界钉扎和细化晶粒的作用，加入0. 20%~0. 35%。在工艺上通过轧后冷却和 300°C~450°C范围保温控制，对C元素进行二次分配提高膜片状奥氏体的比例，有利于大幅 度提高钢板的塑韧性。
【发明内容】
[0008] 本发明针对现有技术存在的韧性不稳定或较低，易产生裂纹，整体性能不能满足 耐磨钢使用领域的不断发展的要求等不足，提供一种韧性大于50J/cm2,且整体性能优良的 低合金耐磨钢及生产方法。
[0009] 实现上述目的的措施： 一种韧性大于50J/cm2的低合金耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C : 0. 20%~0, 45%, Si：0. 4%~0. 70%, Mn：1. 6%~2. 0%, Cr：0. 50%~1. 50%, Mo：0. 20~0. 50%, Ti： 0? 20%~0. 35%，B :0? 001%~0. 005%，P彡0? 005%，S彡0? 005%，余量为Fe及不可避免的杂质； 并控制Cr/Mo比值在2. 0~5. 0, Mn/Si在3~4 ;并经淬火+回火热处理后钢板微观组织中膜 片状奥氏体在5~12%，其余为回火马氏体。
[0010] 优选地：Mo的质量百分比含量在0. 5%~0. 7%。
[0011] 生产一种韧性大于50J/cm2的低合金耐磨钢的方法，其步骤： 1) 经转炉及真空炉冶炼后浇铸成型，浇注温度为1550°C~1570°C，浇铸过程中拉速为 0. 80 ~1. 0m/min; 2) 进行粗轧，控制其开轧温度在1050°C~110(TC，前两道次压下率不低于25%，余下每 道次压下率在15~20%，累计压下率为75%~85%; 3) 进行精轧，控制精轧开轧温度在920°C~980°C，终轧温度为780°C~890°C，累积压下 率不低于70%; 4) 进行层流冷却，层流冷却至300~450°C，吹扫至钢板板面无水渍； 5) 在300~450°C温度条件下保温，后自然冷却至室温； 6) 热处理：先将钢板加热到860°C~910°C，并在此温度下保温，保温时间按照钢板厚 度的2. 0~3. 0倍计，时间单位为min,钢板厚度单位为mm;后在水中进行淬火冷却至室温； 进行回火处理，回火温度为160°C~270°C，再在此温度下保温，保温时间按照钢板厚度的 4. 0~6. 0倍计，保温时间单位为min，钢板厚度单位为mm;后空冷至室温。
[0012] 本发明个元素及主要工艺控制的作用： C :该元素是钢板的有效强化元素，C含量过低强度、硬度不足，也不利于钢板在300~300~450°C的缓冷坑中C元素的二次分配，碳含量过高钢板的焊接性和韧性恶化加剧，因此 控制C含量在0. 2~0. 45%之间。
[0013]Mn:Mn为扩大奥氏体区元素，固溶于铁素体(或奥氏体)中强化基体，还能增加碳化 物的弥散度和稳定性，提高钢的淬透性和冲击韧性。但其含量高于2.0%，则会引起晶粒粗 化和回火脆性，因此本发明将Mn控制在1. 6%~2. 0%。
[0014]Si:Si固溶于钢中，起固溶强化作用，Si在钢中能降低碳在奥氏体中的溶解度。当 硅含量大于〇. 7%时，会导致晶粒增大，使材料的塑韧性显著下降，还会降低钢的可焊性；如 其含量低于〇. 4%，钢板的耐磨性下降，所以本发明将Si含量控制在0. 4%~0. 70%左右。
[0015]考虑到Mn对钢强度和硬度的增强效果要优于Si，且Mn元素会增加晶粒度的大小， Si在小于0. 4%时，则减小晶粒度，所以合理控制Mn/Si比，得到较细的晶粒度，使钢具有良 好的淬透性和强韧性，获得较好的耐磨性。故本发明提出将Mn/Si比控制在3~4。
[0016]Cr:Cr是强碳化物形成元素，形成的碳化物通过沉淀析出强化。
[0017]Mo:Mo为强碳化物元素，可以形成细小的碳化物颗粒，起到提高耐磨性的作